无机及分析化学课程作业

埃米尔·费歇尔简介 人物生平赫尔曼·埃米尔·费歇尔（德语：HermannEmilFischer，1852年10月9日－1919年7月15日）德国有机化学家。他合成了苯肼，引入肼类作为研究糖类结构的有力手段,并合成了多种糖类,在理论上搞清了葡萄糖的结构，总结阐述了糖类普遍具有的立体异构现象，用费歇尔投影式描述之。他确定了咖啡因、茶碱、尿酸等物质都是嘌呤的衍生物，合成了嘌呤。他开拓了对蛋白质的研究，确定了氨基酸通过肽键形成多肽，并成功合成了多肽。1902年他费歇尔因对嘌呤和糖类的合成研究被授予诺贝尔化学奖。费歇尔出生在德国科隆地区的奥伊斯基兴小镇，父亲是一个商人。以优异成绩从中学毕业后，他本想进入大学学习自然科学特别是物理，但他的父亲强迫他从事家族生意，直到确定他的儿子不合适经商，不得不说“这个孩子太蠢成不了商人，只能去读书”[1]。费歇尔从而进入波恩大学学习化学，曾经上过凯库勒等人的化学课程。1872年他转学到德国在阿尔萨斯-洛林地区建立的威廉皇帝大学（现今的斯特拉斯堡大学，目前该大学化学系的一间阶梯教室以费歇尔命名）以求继续学习物理，却在阿道夫·冯·拜尔的影响下，决定终生从事化学。1874年以对荧光黄和酚酞染料的性质进行研究获得博士学位，并被任命为助理讲师。学术研究贡献肼类与嘌呤研究     在斯特拉斯堡的临时讲师任上，费歇尔作出了自己在化学上的第一个重要发现，使用亚硫酸盐还原重氮苯，合成了苯肼（C6H5NHNH2）。以苯肼为起点，他和他的表弟奥托·费歇尔一起研究肼类的性质，他们提出了从三苯甲烷生产染料的新合成路线，并通嘌呤的化学结构过实验证明了这一方法的正确。       1875 年拜耳被邀请前往慕尼黑大学接替1873年去世的李比希留下的化学系教授的教职，费歇尔跟随拜耳前往，成为拜耳在有机化学研究上的一名助手。五种嘌呤的主要结构1879年费歇尔被慕尼黑大学任命为分析化学的副教授，并拒绝了来自亚琛工业大学的担任化学系主任的邀请。1881年他被埃尔朗根-纽伦堡大学任命为正教授，对茶叶、咖啡和可可等饮料的组分进行研究，分离并分析了茶碱、咖啡因和可可碱等，进一步阐明了这些化合物和尿酸都是一个杂环化合物的衍生物。这个化合物便是嘌呤，是由一个嘧啶环和一个咪唑环杂合的杂环化合物，是重要的代谢物之一。糖类和蛋白质研究1883年他接受巴登苯胺苏打厂（巴斯夫股份公司的前身）的邀请，前往担任其实验室负责人。期间他开始了对糖类的研究。1880年以前，人们已经测出葡萄糖的化学式是C6H12O6，并通过葡萄糖可以发生银镜反应和裴林反应推测葡萄糖中存在醛基。费歇尔结合前人的成就和自己对肼类的研究进行了大量的实验。他首蛋白质图  先研究了葡萄糖的性质，如葡萄糖被氧化为葡萄糖酸，葡萄糖被还原为醇，糖类与苯肼的反应形成苯腙和脎，后者成为确定糖类的特征鉴别反应。1888年到1892年他成为维尔茨堡大学化学系教授，这是他觉得很快乐的一段时间，他喜欢去附近的黑森林散步，对其中生长的地衣进行了研究，这一阶段他最大的贡献是提出了有机化学中描述立体构型的重要方法—费歇尔投影式，竖直线代表远离观察者的化学键，水平线代表朝向观察者的化学键，这样将三维结构的分子用二维形式表达出来，使得研究者便于互相交流。1892年他接替刚刚去世的奥古斯特·威廉·冯·霍夫曼任柏林大学化学系主任一直到1919年去世。在柏林，费歇尔总结当时所有已知糖的立体构型他接受了雅各布斯·亨里克斯·范托夫的葡萄糖中存在四个手性碳原子的观点，确定了葡萄糖的链状结构，并认为葡萄糖应该有2的四次方=16种立体异构体。并且自己合成了其中的异葡萄糖、甘露糖和伊杜糖。1899年到1908年费歇尔对蛋白质的组成和性质进行了开创性的研究。在费歇尔之前，李比希等人试图像小分子一样用简单的化学式来描述蛋白质，但遇到了困难。费歇尔首先提出氨基酸通过肽键(-CONH-)结合所形成的多肽，多肽正是蛋白质的水解产物。在实验上，费歇尔改进了测试氨基酸的办法，发现了新的环状氨基酸脯氨酸和氧脯氨酸。他还尝试使用光反应来让氨基酸合成蛋白质。并合成了二肽，三肽和多肽（含18个氨基酸）。给后来桑格等人对蛋白质结构的进一步研究奠定了方法基础。费歇尔的后半生得到了很多荣誉。他是剑桥大学、曼彻斯特大学和布鲁塞尔自由大学的荣誉博士。他还荣获普鲁士秩序勋章和马克西米利安艺术和科学勋章。  1902年他因对糖和嘌呤的合成被授予诺贝尔化学奖。以费歇尔命名的贡献1.费歇尔吲哚合成反应费歇尔吲哚合成（Fischer吲哚合成）是一个常用的合成吲哚环系的方法，由赫尔曼·埃米尔·费歇尔在1883年发现。反应是用苯肼与醛、酮在酸催化下加热重排消除一分子氨，得到2-或3-取代的吲哚。目前治疗偏头痛的曲坦类药物中有很多就是通过这个反应制取的。反应的综述有：盐酸、硫酸、多聚磷酸、对甲苯磺酸等质子酸及氯化锌、氯化铁、氯化铝、三氟化硼等路易斯酸是反应最常用的酸催化剂。若要制取没有取代的吲哚，可以用丙酮酸作酮，发生环化后生成2-吲哚甲酸，再经脱羧即可。反应机理首先是醛酮与苯肼在酸催化下缩合生成苯腙，苯腙不需分离立即在酸催化下异构化为烯胺，并发生一个[3,3]σ迁移反应生成二亚胺。该亚胺芳构化后成环，得到一个缩醛胺（aminal）。氨基质子化，放出氨，并失去一个质子生成芳香性的吲哚环。醛／酮必须是RCOCH2R'类型的，R/R'为烷基、芳基或氢。若醛酮的羰基有两个α-氢，则反应后一般得到两种产物的混合物。苯肼中的亚氨基氮原子（>NH）在反应后转化为吲哚环中的氮，这一点已经得到同位素示踪实验的证实。2.Fischer恶唑合成Fischer恶唑合成（费歇尔恶唑合成，Fischeroxazolesynthesis）等量羟腈和芳香醛溶于无水醚中，通入干燥的氯化氢，得到取代恶唑。此反应由德国化学家赫尔曼·埃米尔·费歇尔在1896年发现。3.费歇尔糖苷化Fischer糖苷化反应（Fischerglycosidation）醛糖或酮糖与醇在酸催化下反应，生成糖苷。此反应由德国化学家赫尔曼·埃米尔·费歇尔在1893～1895年期间发现。  一般反应是以醇为溶剂，制成糖在醇中的溶液或悬浮液。反应为一平衡，产物是多种异构体的混合物，包括环元数不同、端基异构产物以及少量链型糖。以己糖为原料时，反应时间较短时主要生成呋喃糖，反应时间较长时则主要产生吡喃糖。长时间反应也会使产物转变为热力学上更为稳定的α-端基异构体。从葡萄糖到甲基葡萄糖苷的Fischer糖苷化，三甲基氯硅烷为催化剂。  4.Fischer酯化反应Fischer酯化反应（费歇尔酯化），又称Fischer–Speier酯化反应（Fischer-Speieresterification）最经典的酯化反应。即是用羧酸与醇在酸催化下回流反应，生成酯。反应是由德国化学家赫尔曼·埃米尔·费歇尔和ArthurSpeier在1895年报道。[1]多数羧酸都可用此法酯化。醇组分一般是用伯醇或仲醇。叔醇在反应条件下容易发生消除。酚则活泼性太低以至于反应产率不理想。常用催化剂为硫酸、对甲苯磺酸等质子酸或三氟甲磺酸钪等路易斯酸。对于更为敏感的底物，可加入DCC作为脱水剂提高反应效果。反应一般不加入其它溶剂，有时也在非极性溶剂（如甲苯）进行。反应时间一般为1～小时，温度60～110°C。反应机理反应分为几步进行：酸催化剂将质子转移至羧酸的羰基氧上，增强了羰基碳的亲电性。醇的氧原子亲核进攻羧酸的羰基碳。氧鎓离子去质子化。羟基质子化，生成一个新的鎓离子。鎓离子消除水，再去质子化，得到酯。科学发展的贡献一、对糖类的研究；二、对嘌呤类化合物的研究；三、对蛋白质；主要是